JPS609568A - 繊維強化金属複合材料の製造方法 - Google Patents
繊維強化金属複合材料の製造方法Info
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- JPS609568A JPS609568A JP11578483A JP11578483A JPS609568A JP S609568 A JPS609568 A JP S609568A JP 11578483 A JP11578483 A JP 11578483A JP 11578483 A JP11578483 A JP 11578483A JP S609568 A JPS609568 A JP S609568A
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- short fibers
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- matrix
- fiber
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- Pending
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、繊維強化金属後゛合材料の製造方法に関す
る。
る。
補強繊維の短ｍ維、ミルドファイバーまたはウィスカー
（以下、これらを総称する場合には短繊維等という）で
マトリクス金属を強化してなる、いわゆる繊維強化金属
複合材料（以下、繊維強化金属複合材料をＦＲＭという
）は、補強ｌＩｉ雑の連続繊維を一方向に引き揃えた状
態で配置してなるＦＲＭや、そのような一方向引揃え連
続繊維を、いわゆる交差積層配置してなるＦＲＭにくら
べて、特定の方向のみに高い強度を発現させることは難
しいものの、短繊維等をランダムな方向に配置できるこ
とから等方性に優れ、また製造が比較的簡単であること
もあって、強度をそれほど必要としないような部材を構
成する場合に重宝されている。
（以下、これらを総称する場合には短繊維等という）で
マトリクス金属を強化してなる、いわゆる繊維強化金属
複合材料（以下、繊維強化金属複合材料をＦＲＭという
）は、補強ｌＩｉ雑の連続繊維を一方向に引き揃えた状
態で配置してなるＦＲＭや、そのような一方向引揃え連
続繊維を、いわゆる交差積層配置してなるＦＲＭにくら
べて、特定の方向のみに高い強度を発現させることは難
しいものの、短繊維等をランダムな方向に配置できるこ
とから等方性に優れ、また製造が比較的簡単であること
もあって、強度をそれほど必要としないような部材を構
成する場合に重宝されている。
そのような、短繊維等を補強繊維とするＦＲＭを製造す
る方法としては、従来、短繊維等のみを型に入れた後、
その型内にマトリクス金属の溶湯を加圧、注入する方法
が知られている。しかしながら、この従来の方法は、以
下において説明するような欠点を有している。
る方法としては、従来、短繊維等のみを型に入れた後、
その型内にマトリクス金属の溶湯を加圧、注入する方法
が知られている。しかしながら、この従来の方法は、以
下において説明するような欠点を有している。
すなわち、上記従来の方法は、短繊維等のみを型内に入
れているので、マトリクス金属の溶湯を加圧、注入覆る
際に、短繊維等が直接静的な力を受【プ、特にマトリク
ス金属との濡れ性の悪い短繊維等を使用する場合にその
短繊維等が一方向に押しやられ、短繊維等が過多な部分
とマトリクス金属が過多な部分とができ、均一なＦＲＭ
を製造づるのが難しい。また、短繊維等に直接静的な力
が加わることから、ｍ帷体積含有率が異常に高くなる傾
向が現われやすく、上記含有率のコントロールが難しい
という欠点もある。含有率が異常に高くなると、変形に
対する抵抗が増し、ＦＲＭは大変脆いものになってしま
うばかりか、圧延や押出しなどの後加工も困難になる。
れているので、マトリクス金属の溶湯を加圧、注入覆る
際に、短繊維等が直接静的な力を受【プ、特にマトリク
ス金属との濡れ性の悪い短繊維等を使用する場合にその
短繊維等が一方向に押しやられ、短繊維等が過多な部分
とマトリクス金属が過多な部分とができ、均一なＦＲＭ
を製造づるのが難しい。また、短繊維等に直接静的な力
が加わることから、ｍ帷体積含有率が異常に高くなる傾
向が現われやすく、上記含有率のコントロールが難しい
という欠点もある。含有率が異常に高くなると、変形に
対する抵抗が増し、ＦＲＭは大変脆いものになってしま
うばかりか、圧延や押出しなどの後加工も困難になる。
この発明の目的は、従来の方法の上記欠点を解決し、短
繊維等の分布が一様であるばかりか、その含有率のコン
トロールが容易で、均質で強度が高く、また加工が容易
なＦＲＭを製造する方法を提供するにある。
繊維等の分布が一様であるばかりか、その含有率のコン
トロールが容易で、均質で強度が高く、また加工が容易
なＦＲＭを製造する方法を提供するにある。
上記目的を達成するために、この発明においては、補強
繊維の短繊維、ミルドファイバーまたはウィスカーとマ
トリクス金属の粉末との混合物を型に入れた後、その型
内に前記マトリクス金属と同種または異種のマトリクス
金属の溶湯を加圧、注入することを特徴とする、繊維強
化金属複合材料の製造方法が提供される。
繊維の短繊維、ミルドファイバーまたはウィスカーとマ
トリクス金属の粉末との混合物を型に入れた後、その型
内に前記マトリクス金属と同種または異種のマトリクス
金属の溶湯を加圧、注入することを特徴とする、繊維強
化金属複合材料の製造方法が提供される。
この発明の方法を詳細に説明するに、この発明において
は、まず、所望の混合割合の短繊維等とマトリクス金属
の粉末との混合物を作り、その混合物を所望の形をした
型の中に充填する。次に、上記型の中に、７１〜リクス
金属の溶湯を、好ましくは２００〜２０００Ｋに］／Ｃ
ｌ１１２ （１）圧力で注入する。つまり、鋳込むわけ
である。溶湯の温度は、マトリクス金属の融点から、融
点以上２５０℃までの範囲であるのが好ましい。
は、まず、所望の混合割合の短繊維等とマトリクス金属
の粉末との混合物を作り、その混合物を所望の形をした
型の中に充填する。次に、上記型の中に、７１〜リクス
金属の溶湯を、好ましくは２００〜２０００Ｋに］／Ｃ
ｌ１１２ （１）圧力で注入する。つまり、鋳込むわけ
である。溶湯の温度は、マトリクス金属の融点から、融
点以上２５０℃までの範囲であるのが好ましい。
上記において、短繊維等は、ＦＲＭの補強繊維を構成す
る、たとえば炭素、炭化ケイ素、アルミナ、アルミナ−
シリカ、ボロン、金属などからなる。短繊維等が短繊維
からなる場合、その長さは、要するにマトリクス金属の
粉末との均一な混合が可能であればよいのであって、通
常１０１１１１１１以下のものが使用される。好ましい
長さは、平均長で１〜５ｍｍである。また、ミルドファ
イバーの場合には、平均長３０〜１０００μ程度である
のが好ましい。さらに、ウィスカーの場合には、平均長
５０〜２００μ程度である。また、短繊維やミルドファ
イバーの直径は、通常、５〜２０μ程度である。ウィス
カーは、これよりも細いのが普通である。
る、たとえば炭素、炭化ケイ素、アルミナ、アルミナ−
シリカ、ボロン、金属などからなる。短繊維等が短繊維
からなる場合、その長さは、要するにマトリクス金属の
粉末との均一な混合が可能であればよいのであって、通
常１０１１１１１１以下のものが使用される。好ましい
長さは、平均長で１〜５ｍｍである。また、ミルドファ
イバーの場合には、平均長３０〜１０００μ程度である
のが好ましい。さらに、ウィスカーの場合には、平均長
５０〜２００μ程度である。また、短繊維やミルドファ
イバーの直径は、通常、５〜２０μ程度である。ウィス
カーは、これよりも細いのが普通である。
マトリクス金属の粉末は、ＦＲＭのマトリクス金属とし
て通常使用される、たとえばアルミニウム、マグネシウ
ム、銅、チタン、ニッケル、錫、鉛や、これらの少なく
とも１種を主成分とづる合金からなっている。このよう
な粉末の平均粒径は、特に制限があるわけではないが、
通常、１０〜６０μ程痕のものが使用される。
て通常使用される、たとえばアルミニウム、マグネシウ
ム、銅、チタン、ニッケル、錫、鉛や、これらの少なく
とも１種を主成分とづる合金からなっている。このよう
な粉末の平均粒径は、特に制限があるわけではないが、
通常、１０〜６０μ程痕のものが使用される。
短繊維等とマトリクス金属の粉末との混合（ま、たとえ
ばミキサーやボールミルなどを使用して行えばよい。こ
の場合、両者の混合割合は、製造したいＦＲＭの繊維体
積含有率を育成して適宜法められる。
ばミキサーやボールミルなどを使用して行えばよい。こ
の場合、両者の混合割合は、製造したいＦＲＭの繊維体
積含有率を育成して適宜法められる。
マトリクス金属の溶湯もまた、上記粉末と同種の金属ま
たは合金からなるものであるのが好ましい。しかしなが
ら、両者は異なっていてもよいものでおる。すなわち、
同一種類の場合には互に融り合って一体化するし、異な
る種類の場合には合金を形成したり、粉末が析出物とし
てマｌ−リクス中に分散した状態になる。
たは合金からなるものであるのが好ましい。しかしなが
ら、両者は異なっていてもよいものでおる。すなわち、
同一種類の場合には互に融り合って一体化するし、異な
る種類の場合には合金を形成したり、粉末が析出物とし
てマｌ−リクス中に分散した状態になる。
この発明においては、マトリクスが、当初混合した粉末
と、後に注入する溶湯の双方によって形成される結果、
７１〜リクス金属の割合、換言すればｌｉ維体積含有率
のコントロールが大変容易である。
と、後に注入する溶湯の双方によって形成される結果、
７１〜リクス金属の割合、換言すればｌｉ維体積含有率
のコントロールが大変容易である。
また、この発明の方法によれば、短繊維等とマトリクス
金属の粉末との混合物に、たとえばアルミナ粉末などの
レラミックス粉末をさらに混合づ゛るなどして、いわゆ
る第三成分を含むＦＲＭを製造することも可能になる。
金属の粉末との混合物に、たとえばアルミナ粉末などの
レラミックス粉末をさらに混合づ゛るなどして、いわゆ
る第三成分を含むＦＲＭを製造することも可能になる。
以下、実施例に基づいてこめ発明の方法をさらに詳細に
説明する。
説明する。
実施例
東し株式会社製炭素繊維゛トレカ” Ｍ ４０を長さ約
２１１１ｍに切断し、短繊維を得た。
２１１１ｍに切断し、短繊維を得た。
次に、上記ｍｍｕと、平均粒径２０μのアルミニウム粉
末とを、体積で炭素繊維１に対してアルミニウム粉末が
２になるように混合し、この混合物を円柱状のキャビテ
ィを有する型に入れた後、その型内にアルミニウム合金
（Ｊ ｔｓ ＡＣ４Ｃ）の溶湯（温度７５０℃）を５０
０Ｋ（ｊ／ｃｍ２の圧力で注入し、ＦＲＭを得た。この
ＦＲＭの繊維体積含有率は、約２５％であった。
末とを、体積で炭素繊維１に対してアルミニウム粉末が
２になるように混合し、この混合物を円柱状のキャビテ
ィを有する型に入れた後、その型内にアルミニウム合金
（Ｊ ｔｓ ＡＣ４Ｃ）の溶湯（温度７５０℃）を５０
０Ｋ（ｊ／ｃｍ２の圧力で注入し、ＦＲＭを得た。この
ＦＲＭの繊維体積含有率は、約２５％であった。
次に、上記ＦＲＭの断面を光学顕微鏡で観察したところ
、アルミニウム粉末とアルミニウム合金とが完全に一体
化しており、両者の判別ができなかった。また、短繊維
の分散が極めて均一で、著しい短繊維過多の部分は認め
られなかった。
、アルミニウム粉末とアルミニウム合金とが完全に一体
化しており、両者の判別ができなかった。また、短繊維
の分散が極めて均一で、著しい短繊維過多の部分は認め
られなかった。
次に、上記ＦＲＭを、５００℃で、かつ押出比１：１０
で熱間押出し加工をしたところ、ひび割れのない良好な
丸棒状のＦＲＭが得られた。
で熱間押出し加工をしたところ、ひび割れのない良好な
丸棒状のＦＲＭが得られた。
次に、３点曲げ試験機を用い、上記丸棒（長さ約８５ｍ
ｍ、直径約１０ＩｌｌＩＩｌ）の曲げ試験を行ったとこ
ろ、曲げ強度は約１７Ｋ（］／１１１１１１２であった
。
ｍ、直径約１０ＩｌｌＩＩｌ）の曲げ試験を行ったとこ
ろ、曲げ強度は約１７Ｋ（］／１１１１１１２であった
。
比較例
上記実施例と同様にして、しかし短繊維のみを型に入れ
、短繊維とマトリクス金属の粉末との混合物は使用しな
いでＦＲＭを得た。このＦＲＭの繊維体積含有率は、約
６０％と大変高かった。
、短繊維とマトリクス金属の粉末との混合物は使用しな
いでＦＲＭを得た。このＦＲＭの繊維体積含有率は、約
６０％と大変高かった。
」−記ＦＲＭを実施例と同様に熱間押出し加工したが、
繊維体積含有率が高すぎて変形しにくいためにひび割れ
がひどく、良好な丸棒状のＦＲＭが得られなかった。こ
の丸棒について上記実施例と同様に試験した曲げ強度は
、わずか約０．３Ｋｇ／ａｕｎ２にずぎなかった。
繊維体積含有率が高すぎて変形しにくいためにひび割れ
がひどく、良好な丸棒状のＦＲＭが得られなかった。こ
の丸棒について上記実施例と同様に試験した曲げ強度は
、わずか約０．３Ｋｇ／ａｕｎ２にずぎなかった。
特許出願人 東し株式会社
Claims (1)
- 補強繊維の短繊維、ミルドファイバーまたはウィスカー
とマトリクス金属の粉末との混合物を型に入れた後、そ
の型内に前記マトリクス金属と同種または異種のマトリ
クス金属の溶湯を加圧、注入づ−ることを特徴とする、
ｍ維強化金属複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11578483A JPS609568A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11578483A JPS609568A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS609568A true JPS609568A (ja) | 1985-01-18 |
Family
ID=14670975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11578483A Pending JPS609568A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS609568A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5597424A (en) * | 1979-01-22 | 1980-07-24 | Nippon Steel Corp | Preparation of heat-treated steel with excellent low temperature toughness |
| JPH02173225A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-04 | Nissan Motor Co Ltd | 繊維強化複合材料 |
| US5000247A (en) * | 1988-11-10 | 1991-03-19 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for forming metal matrix composite bodies with a dispersion casting technique and products produced thereby |
| US5000248A (en) * | 1988-11-10 | 1991-03-19 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of modifying the properties of a metal matrix composite body |
| US5007475A (en) * | 1988-11-10 | 1991-04-16 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for forming metal matrix composite bodies containing three-dimensionally interconnected co-matrices and products produced thereby |
| US5020584A (en) * | 1988-11-10 | 1991-06-04 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for forming metal matrix composites having variable filler loadings and products produced thereby |
| US5236032A (en) * | 1989-07-10 | 1993-08-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of manufacture of metal composite material including intermetallic compounds with no micropores |
| US5301738A (en) * | 1988-11-10 | 1994-04-12 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of modifying the properties of a metal matrix composite body |
| US5518061A (en) * | 1988-11-10 | 1996-05-21 | Lanxide Technology Company, Lp | Method of modifying the properties of a metal matrix composite body |
| US5803153A (en) * | 1994-05-19 | 1998-09-08 | Rohatgi; Pradeep K. | Nonferrous cast metal matrix composites |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5893834A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-03 | Nippon Carbon Co Ltd | 無機繊維強化金属複合材料の製造法 |
| JPS5931837A (ja) * | 1982-08-12 | 1984-02-21 | Tokai Carbon Co Ltd | ＳｉＣウイスカ−強化Ａｌ複合材料の製造方法 |
-
1983
- 1983-06-29 JP JP11578483A patent/JPS609568A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Cited By (11)
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| US5020584A (en) * | 1988-11-10 | 1991-06-04 | Lanxide Technology Company, Lp | Method for forming metal matrix composites having variable filler loadings and products produced thereby |
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| US5620804A (en) * | 1988-11-10 | 1997-04-15 | Lanxide Technology Company, Lp | Metal matrix composite bodies containing three-dimensionally interconnected co-matrices |
| JPH02173225A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-04 | Nissan Motor Co Ltd | 繊維強化複合材料 |
| US5236032A (en) * | 1989-07-10 | 1993-08-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of manufacture of metal composite material including intermetallic compounds with no micropores |
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